《智能测控综合创新》教学大纲

《智能测控综合创新》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05167023课程性质：集中实践课学分：2学分周数：2周先修课程：学科基础必修课、专业必修课、专业选修课、创新类课程等并修课程：测控仪器设计、无线传感器网络及应用适用专业：测控技术与仪器开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《智能测控综合创新》是测控技术与仪器专业教学中的一个重要实践性创新教学环节，是在学生基本完成所有专业理论学习、基本专业技能训练和基本创新能力训练之后，开展的专业综合能力创新训练。主要培养学生在测控系统方案设计、测控仪器设计实现、测控数据采集处理及云平台数据分析领域的专业创新意识和能力。将为学生后续在测控相关领域从事工程技术改造、科学研究以及开拓新技术等工作打下坚实的基础。二、课程目标通过课程设计，使学生达到如下目标：课程目标1：能够设计开发测控系统中关键构成部分，在设计开发过程中综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，并综合运用所学的专业知识，设计符合工业生产实际需求的测控方案，最终实现工程表达，并体现创新意识。课程目标2：能够结合相关的软硬件技术，使用现代工程工具对测控系统及其关键环节进行设计、模拟和仿真，并对测控领域复杂工程问题进行预测和模拟，理解其局限性，发现可能存在的创新突破点。课程目标3：具备团队合作精神和交流沟通能力，在团队合作中充分发挥自身作用，胜任项目负责人的能力，能够有效组织和协调团队开展工作，并实现设计目标。课程目标4：具有自主学习意识和能力，时刻跟踪测控技术前沿，学习相关学科领域专业知识及技能，积极发现生活生产中的智能测控系统应用，通过网络、视频、教材等多种形式掌握其工作原理，利用辩证思维、批判性思维理性分析其优缺点，并积极设计开发更加完善的同类产品，解决生活及生产难题，进而归纳总结以形成工程经验。三、课程目标与毕业要求《智能测控综合创新》课程教学目标对测控技术与仪器专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支持强度3．设计/开发解决方案3.3能够在设计开发环节中综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素对设计进行优化改进，最终实现工程表达，并体现创新意识。课程目标1：能够设计开发测控系统中关键构成部分，在设计开发过程中综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，并综合运用所学的专业知识，设计符合工业生产实际需求的测控方案，最终实现工程表达，并体现创新意识。H5．使用现代工具5.3能够开发或选用现代工程工具对测控系统及其关键环节进行设计、模拟和仿真，对测控领域复杂工程问题进行预测和模拟，并理解其局限性。课程目标2：能够结合相关的软硬件技术，使用现代工程工具对测控系统及其关键环节进行设计、模拟和仿真，并对测控领域复杂工程问题进行预测和模拟，理解其局限性，发现可能存在的创新突破点。M9.个人和团队9.2能够在团队中担任负责人，具有组织和协调团队开展工作的能力，并有效实现目标。课程目标3：具备团队合作精神和交流沟通能力，在团队合作中充分发挥自身作用，胜任项目负责人的能力，能够有效组织和协调团队开展工作，并实现设计目标。M12.终身学习12.1能利用辩证思维、批判性思维理性分析和解决问题，具有勤奋求学、精于探索、不断求知和终身学习的素养。课程目标4：具有自主学习意识和能力，时刻跟踪测控技术前沿，学习相关学科领域专业知识及技能，积极发现生活生产中的智能测控系统应用，通过网络、视频、教材等多种形式掌握其工作原理，利用辩证思维、批判性思维理性分析其优缺点，并积极设计开发更加完善的同类产品，解决生活及生产难题，进而归纳总结以形成工程经验。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点课时安排对应的课程目标1.工业传感器测控电路设计教学要求：以传感器技术、电子测量、测控电路和控制技术创新等课程为支撑，使学生重点掌握传感电路、变送电路、测量电路的基本设计方法、原则和技术细节。重点：常用工业被控量硬件检测的常规实现方法。难点：测控电路的硬件抗干扰技术。1.5天1、22.基于嵌入式的智能传感器设计教学要求：以单片机原理与接口技术、嵌入式系统原理及应用、Python程序设计等课程为支撑，利用传统的传感检测技术，实现对温度、液位等常用的工业被控量的实时检测，重点培养学生嵌入式系统的硬件开发和软件设计能力。重点：嵌入式测控系统的基本思路和开发要点。难点：嵌入式测控系统的开发要点。1.5天1、23.基于嵌入式的机器视觉传感器设计教学要求：以嵌入式系统原理及应用、机器视觉检测技术、Python程序设计和智能控制等课程为支撑，将嵌入式系统开发、机器视觉传感检测技术和神经网络算法相结合，重点培养学生利用先进检测技术手段解决生产需求的能力。重点：机器视觉检测数据的处理。难点：机器视觉检测数据的处理。2天1、24.基于嵌入式的传感器网络节点设计教学要求：以测控总线技术、无线传感器网络及应用等课程为支撑，将嵌入式系统开发和WIFI、4G等工业中常用的组网通信方法相结合，使学生掌握云数据背景下智能测控系统中单个网络节点的软硬件设计方法。重点：分布式测控系统中单个网络节点的设计及实现。难点：通信功能的设计及实现。2天1、25.基于云平台的智能测控系统设计教学要求：使学生掌握物联网开发平台的框架结构及基本使用方法，形成能够与工业测控环境相适应的专业综合创新能力。重点：物联网云平台的使用。1天1、2、3、46.说明书编写、图纸绘制教学要求：使学生掌握测控系统设计报告应该体现的主要内容、基本结构及图纸表达规范，并按照学校（院）对报告的文档格式要求正确规范排版。重点：测控系统设计报告应该体现的主要内容、基本结构及图纸表达规范。难点：图纸的准确规范表达。1天1、2、3、47.答辩教学要求：答辩是考核本环节是否达到既定教学目标的关键环节，是教师对学生整个学习过程及成果的一次会诊和指导。考核内容包括学生对理论知识和文献资料的运用、对设计方案及实现方法的描述、对关键问题的理解和对设计创新点的提炼。教师提问的内容包括方案设计的依据、方案实现中的关键技术、主要问题及解决方法，设计图纸中核心电路的参数选择、控制程序的设计思路、衡量方案性能的指标等。重点考察学生在整个实践过程中的学思践悟能力、图纸的完备性和规范性，以及说明书的质量。同时检查设计创新性、工作量、有无违反学术规范现象等，提出改进意见。重点：相关基本原理与设计的整体考核。难点：成果质量的检验。1天1、2、3、4合计10天（2周）五、教学方法及手段由于课程内容与生产实践紧密结合，学习者应根据课程设计手册或机械设计手册，以自学为主、教师讲授为辅，学会综合应用各种机构创新设计通用机械的方法，并养成自觉遵守国家标准的习惯。六、教材和参考书每门课程需推荐优秀教材和参考书3本以上。1.推荐教材：本课程为专业综合创新课程，无对应教材。2.参考书：(1)张淑清等.《嵌入式单片机STM32原理及应用》[M].北京:机械工业出版社,2019.(2)赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2015.(3)RichardSzeliski.《计算机视觉算法及应用》（第1/2版）[M].北京:清华大学出版社,2012.(4)许毅等.无线传感器网络技术原理及应用[M].北京:清华大学出版社，2019.(5)童诗白.《模拟电子技术基础》（第五版）[M].北京:高等教育出版社,2015.(6)马忠梅.单片机的C语言应用程序设计（第六版）[M].北京:北京航空航天大学出版社,2017.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计说明书（报告书）和图纸质量、和答辩成绩五部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节分值考核/评价细则课程目标1234学习态度10(1)主要考核学生学习纪律和答疑情况。(2)教师根据课堂整体表现情况评分。√√55工作量完成情况10(1)主要考核学生独立完成设计任务情况。(2)教师根据独立完成任务情况评分。√√√√2242设计能力40(1)主要考核说明书数据计算正确合理性。(2)教师根据计算合理性与否评分。√√2020设计说明书（报告书）和图纸质量30(1)主要考核学生的绘图水平高低情况。(2)教师根据绘图质量高低评分。√√√√8886答辩成绩10(1)主要考核学生答辩自述和回答问题情况。(2)教师根据答辩自述情况和回答问题正确性与否进行评分。√√√√2233合计：10037371511八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定课程设计采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。即90分以上为优，80~89分为良，70~79分为中，60~69分为及格，60分以下为不及格。总成绩分五部分：学习态度、工作量完成情况、设计能力、设计说明书（报告书）及相关技术文档和答辩成绩。其中：(1)学习态度占10%，无故旷课达3次取消总成绩；(2)工作量完成情况占10%；(3)设计能力占40%；(4)设计说明书（报告书）和图纸质量占30%；(5)答辩成绩占10%。最后一周的周五进行验收、答辩，由2-3位教师组成答辩考核小组，对每位学生进行口试答辩，要求学生根据设计回答教师所提出的问题。课程设计成绩根据学生设计的合理性、计算的准确性、设计说明书和图纸的规范性、设计中分析与解决问题的能力及设计态度和答辩情况综合评定。2.成绩评定标准考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥90（优秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）学习态度10学习认真、态度端正，遵守纪律,表现优秀学习认真、态度端正，遵守纪律,表现良好遵守纪律，学习态度良好，表现中等遵守纪律，学习态度一般，表现一般学习纪律较差，表现较差工作量完成情况10独立完成设计任务的90%以上独立完成设计任务的80%以上独立完成设计任务的70%以上独立完成设计任务的60%以上独立完成设计任务的60%以下设计能力40综合运用理论知识、计算机技能较强，能够较好地处理工程实际问题综合运用理论知识、计算机技能较好，能够处理工程实际问题综合运用理论知识、计算机技能一般，基本能够处理工程实际问题综合运用理论知识、计算机技能一般，不能处理工程实际问题综合运用理论知识、计算机技能较差，不能处理工程实际问题设计说明书（报告书）及相关技术文档30设计方案正确、表达清楚；设计思路、实验（论证）方法科学合理；达到课程设计规定的要求；相关技术文档完备、质量高设计方案正确、表达较为清楚；设计思路、实验（论证）方法科学合理；达到课程设计规定的要求；相关技术文档完备、质量较高设计方案基本正确、表达较为清楚；设计思路、实验（论证）方法基本合理；基本达到